Ampérage de la qualité de l'air au CO2 pour réduire le risque d'infection par les aérosols dans l'air ambiant

PARTIE 1 : Mesure et évaluation de la qualité de l'air intérieur à l'aide d'un contrôleur de la qualité de l'air

Évaluer la qualité de l'air intérieur

Depuis 150 ans, la concentration de dioxyde de carbone dans l'air ambiant est considérée comme un indicateur de la qualité de l'air dans les pièces (indice de Pettenkofer). En effet, plus la concentration de CO2 dans l'air est élevée, moins il y a d'oxygène dans l'air. Le CO2 pénètre dans l'air ambiant par le biais des différentes activités humaines telles que respirer, parler, chanter, tousser et éternuer.

Actuellement, les rassemblements de personnes dans les espaces fermés sont en grande partie interdits ou ne sont autorisés que sous réserve de conditions strictes en matière d'hygiène de l'air intérieur. Plus il y a de personnes dans une pièce et plus celle-ci est petite, plus la qualité de l'air intérieur se dégrade rapidement.

Le calculateur modèle de CO2 de l'Office de la santé publique du Land de Basse-Saxe permet de reproduire des situations quotidiennes en ce qui concerne l'évolution de la concentration de CO2.

Ce modèle de calcul montre qu'en peu de temps déjà, la concentration de CO2 dans un espace clos augmente considérablement. Le risque de contracter des maladies dangereuses en raison de l'accumulation d'aérosols et d'une ventilation insuffisante peut augmenter. Outre les écoles, les jardins d'enfants, les bureaux et les salles de sport, les lieux de loisirs tels que les bars, les restaurants, les cinémas, les musées, les concerts et bien d'autres sont concernés (source FAZ). C'est pourquoi il faut des concepts de ventilation qui assurent de manière fiable et automatique un renouvellement ciblé de l'air ambiant.

Aérer pour éliminer les aérosols de l'air ambiant

Le RKI (Robert-Koch-Institut) recommande d'aérer régulièrement les espaces fermés, car "les aérosols sont en suspension dans l'air - même pendant une longue période - et se dispersent dans les espaces fermés". (Source RKI) Dans une étude, des virus infectieux ont pu être détectés jusqu'à 3 heures dans une pièce. (Source RKI) La durée réelle de la présence de ces particules dans l'air dépend de plusieurs facteurs. Entre autres, la température, l'humidité de l'air et la taille des particules sont déterminantes. C'est pourquoi la recommandation du RKI est la suivante : "Les risques liés aux installations de ventilation des locaux, qui permettent la propagation de l'agent pathogène en aérosols dans d'autres pièces, doivent être évalués et minimisés sur place. Un renouvellement d'air suffisant [...] doit être assuré". (Source RKI) Le CO2 étant un gaz inodore, les utilisateurs des locaux ont besoin d'un appareil de mesure simple pour mesurer la concentration de CO2.

Témoin de qualité de l'air : appareil de mesure du CO2 avec affichage et signal d'alarme

Un feu de signalisation de la qualité de l'air est un appareil de mesure qui, sur la base de la concentration de CO2 mesurée à un moment donné dans la pièce, donne une indication sur la qualité de l'air ambiant. Cela se fait généralement par le biais d'un feu de signalisation à trois LED : rouge, jaune et vert. La LED qui s'allume dépend du capteur de CO2 utilisé et, le cas échéant, des valeurs limites réglables. Le principal inconvénient réside dans la faible précision de tels affichages.

Contrôleur de la qualité de l'air : feux de signalisation de la qualité de l'air avec fonctions étendues

Un contrôleur de la qualité de l'air est une évolution du feu tricolore, car il offre d'autres fonctions importantes. Le contrôleur de la qualité de l'air LGW-13 peut être utilisé dans tous les espaces intérieurs pour surveiller la concentration en CO2. Une simple lecture de la concentration en CO2 permet de détecter à temps les effets négatifs du CO2 sur le bien-être des personnes. Le contrôleur de la qualité de l'air LGW-13 assure ainsi un air ambiant plus propre et hygiénique et contribue à la protection des personnes et des travailleurs.

Le contrôleur de la qualité de l'air ZILA avec capteur de CO2 intégré et une plage de mesure allant jusqu'à 3.000ppm a été spécialement conçu pour détecter, mesurer et contrôler la concentration de CO2 dans l'air ambiant pour tous les espaces intérieurs.

Das Gerät wird mit einem 24-Volt-Netzteil betrieben und verfügt über innovative Anzeige-, Schutz- und Schaltfunktionen bei der Luftgütebewertung. Damit ist dieses kompakte und leichte Gerät einzigartig was die Flexibilität seiner Anwendungs- und Einsatzorte angeht.

CO₂-Sensor und CO₂-Lüftungssteuerung

Das optische Messprinzip des integrierten CO₂-Sensors hat eine Genauigkeit von +/- 30ppm. Das bedeutet die CO₂-Sensorik ist hochempfindlich und äußerst genau.

Der Luftgütewächter LGW-13 besitzt außerdem einen 4..20 mA und 0..10 V Signalausgang für den Einsatz als präzisen CO₂-Sensor. Wegen des potentialfreien Schaltausgangs eignet der Luftgütewächter sich hervorragend als Steuer- und Schaltgerät für alle gängigen 24-Volt-Ventilatoren sowie elektrische Fensteröffner. Somit wird der LGW-13 zur automatisierten CO₂-Lüftungssteuerung für Büros, Klassenräume und Fitnessstudios.

Luftgüteampel und CO₂-Überwachungsgerät

Das kompakte CO₂-Messgerät zeigt als Luftgüteampel die momentane Qualität der Raumluft (CO₂-Konzentration) jederzeit über die 10-stellige LED-Anzeige an.

CO₂-Warngerät

Neben der einfachen, optischen Art der Raumluftgütebewertung über die LED Anzeige besitzt das Gerät eine akustische Warnfunktion. Zum Schutz vor CO₂ für Personen und Anlagen ertönt eine integrierte akustische Signalausgabe, wenn die CO₂-Konzentration den Grenzwert von 3.000 ppm erreicht. Die in zwei Lautstärkestufen einstellbare Signalhupe warnt und zeigt an, dass Lüftungsmaßnahmen erforderlich sind.

Zusammenfassung

• CO₂ ist ein zuverlässiger Indikator für die Bewertung der Raumluftqualität.
• Die Raumluft muss regelmäßig ausgetauscht werden um Risiken zu minimieren.
• Dezentrale Lösungen sind gegenüber zentralen Lösungen zu bevorzugen, da die Luft nicht verteilt sondern direkt abtransportiert wird.
• Positiver Nebeneffekt: Qualität der Raumluft steigt und bleibt auf einem hohen Niveau
• Positiver Nebeneffekt: Einfluss auf Leistungsfähigkeit der Personen steigt mit hoher Luftqualität
• Aerosole werden sicher und direkt aus dem Raum abtransportiert.
• Verringert das Risiko der Übertragung durch Aerosole
• Kann überall nachgerüstet werden
• Luftgüteampel zur Bewertung der CO₂-Konzentration sinnvoll
• Luftgütewächter bietet deutlich mehr Funktionen sowie eine genauere Messung und Anzeige

Mehr Informationen

TEIL 2: Automatische CO₂-Lüftungssteuerungen mit erweiterten Funktionen

Die Steuerung von Ventilatoren für die Zuluft und Abluft zur Lüftung von Räumen mittels CO₂-Steuerung ist ein vielversprechender Ansatz zur Minimierung der Infektionsgefahr durch Aerosole. Dafür wird ein Steuerungsgerät mit einem CO₂-Sensor benötigt, welches einerseits präzise misst und andererseits einen ausreichend großen Messbereich bietet. Dadurch wird eine bedarfsgerechte Raumlüftung erzielt, welche die Raumluftqualität auf einem gesunden Niveau hält.

Vorgaben für die Luftwechselrate

Die sog. Luftwechselrate (Quelle: heizung.de) beschreibt, wie oft die Luft in einem Raum stündlich ausgetauscht wird. Eine Luftwechselrate von 1 sagt entsprechend aus, dass die im Raum befindliche Luft ein Mal pro Stunde komplett ausgetauscht wird. Da der Sauerstoffanteil der Luft in stark genutzten Räumen deutlich schneller verbraucht ist, werden Luftwechselraten annähernd an das 10-fache des Raumvolumens empfohlen. Um dies zu erreichen, reicht eine Kipplüftung am Fenster oder eine Stoßlüftung nicht aus. Es braucht Zuluftventilatoren welche das Einbringen von frischer Luft verstärken, sowie Abluftventilatoren für die effiziente Abfuhr der verbrauchten Luft.

CO₂-Grenzwerte in Innenräumen seit langem bekannt

ppm	Luftqualität	Handlung
350 - 700	gut	Stadtluft im Freien; für Aufenthaltsräume empfohlen
> 1.000	grenzwertig	Gestörtes Wohlbefinden, Erhöhte Lüftungsmaßnahmen notwendig
800 - 1.400	schlecht	Luft in schlecht gelüfteten Wohnungen, Grenzwert von Büroräumen
1.400 - 3.500	belastend	Maximalwerte im Klassenzimmer nach einer Unterrichtsstunde; intensives Lüften erforderlich
> 2.000	inakzeptabel	Lüftungskonzept erforderlich
> 3.500	inakzeptabel	Maximalwerte im Kino, nach einer Vorstellung

 

Dezentrale Lüftung zum Schutz vor Tröpfcheninfektion

Durch eine gezielte Raumlüftung über die Messung der CO₂-Konzentration wird die Luftgüte in einem Raum verbessert und bleibt auf einem gesunden, hohen Niveau. Dies bestätigt auch die Berufsgenossenschaft Holz und Metall übereinstimmend mit anderen Berufsgenossenschaften: „Regelmäßiges Lüften dient der Hygiene und fördert die Luftqualität, da in geschlossenen Räumen die Anzahl von Krankheitserregern in der Raumluft steigen kann. Durch das Lüften wird die Zahl möglicherweise in der Luft vorhandener erregerhaltiger, feinster Tröpfchen reduziert.“

Es stellt sich die Frage, welches Lüftungskonzept gewählt werden sollte. Grundsätzlich wird in zentrale und dezentrale Lüftung von Räumen und Gebäuden unterschieden. Der Nachteil eines zentralen Lüftungskonzeptes liegt darin begründet, dass die verbrauchte Luft über ein System von Lüftungskanälen, Rohren oder Leitungen durch das Gebäude transportiert und zwischen den Räumen verteilt wird. Dies kennt man vor allem aus Industrieanlagen und großen Bürokomplexen. Damit wird der gewünschte Effekt, nämlich Aerosole aus dem Raum zu entfernen, nicht erreicht - ein eher gegenteiliger Effekt setzt ein.

Dem gegenüber stehen dezentrale Lüftungskonzepte. Diese werden auch als Einzelraum- bzw. Einzelvolumen bezeichnet. Sie sind daher für den Abtransport möglicher Krankheitserreger und Aerosole aus dem Raum besser geeignet. Eine Vermischung und Verteilung der Luft auf andere Räume wird vermieden und jeder Raum kann individuell belüftet werden. Daher ist eine dezentrale Lüftung für Klassenzimmer, Einzel- oder Großraumbüros sowie Aufenthaltsräume positiv zu bewerten.

Luftgüteampel: Dezentrale Lüftung mit CO₂-Sensor

Ein hoher CO₂-Anteil in der Raumluft deutet auf „verbrauchte“ Luft hin, welche entsprechend auch mit Aerosolen belastet sein kann. Daher sollte eine permanente Überwachung der CO₂-Konzentration stattfinden. Hierfür bestehen dezentrale Lüftungsanlagen aus einem Steuergerät (Lüftungssteuerung) und einem CO₂-Sensor sowie einem oder mehreren Zuluft- und Abluftelementen entsprechend des Raumvolumens. Je nach Steuergerät können Ventilatoren, Lüftungsklappen, elektrische Fensteröffner sowie sonstige zur Lüftung geeignete Geräte angeschlossen werden. Diese sogenannten Aktoren werden dann von der Lüftungssteuerung automatisiert angeschaltet und nach einem definierten Lüftungszyklus ausgeschaltet. Der Lüftungsvorgang kann alternativ in Abhängigkeit von der erreichten Luftqualität solange weitergeführt werden, bis eine hohe Raumluftqualität erreicht ist. Hierfür sollte die Lüftungssteuerung einstellbare Regelparameter besitzen.

Der CO₂-Sensor wird bei einer solchen dezentralen Lüftung in Kopfhöhe bzw. Sitzhöhe angebracht. Am besten also auf der Höhe in der die Personen, die den Raum nutzen, sich in der Regel befinden. In einem Büro bei sitzender Tätigkeit sollte der CO₂-Sensor daher tiefer angebracht werden, also beispielsweise in einem Stehcafé.

Produktname	Beschreibung	Datenblatt
	Die CO2-Luftgütesteuerung CSC-20 YUGO besitzt einen Automatikmodus und kann in Abhängigkeit von der gemessenen CO2-Konzentration Ventilatoren für die Zuluft und Abluft ansteuern. Das Gerät zeigt die aktuellen Messewerte über ein Display und kann über die Bedientasten konfiguriert werden.	Datenblatt CSC-20 YUGO
	Die KST-20 Vento/CO2 ist eine Kombination aus einer Entfeuchtungssteuerung und einer CO2-Luftgütesteuerung. Das Gerät überwacht sowohl die absolute Feuchtigkeit als auch die CO2-Konzentration im Raum. Die Steuerung steuert in Abhängigkeit der eingestellten Grenzwerte sowie der Messwerte automatisiert Aktoren für die Zuluft und Abluft an.	Datenblatt KST-20 Vento/CO2
	Der ZCS-5000 ist ein eigenständig arbeitender CO2-Sensor für die Messung und Überwachung der Kohlendioxidkonzentration in der Umgebungsluft. Er verfügt über einen Kabelanschluss und eine Warnhupe. Die verwendete NDIR-Technologie macht den Sensor langlebig und wartungsfrei.	Datenblatt ZCS-5000
	Der digitale CO2-Sensor CS-11 ist ein präziser Sensor zur Messung der CO2-Konzentration in mobilen Anwendungsbereichen. Die vorteilhafte Stabbauform des CS-11 ermöglicht den Einsatz an mobilen Maschinen und in verschiedensten Fahrzeugen. Das verwendete optische und präzise Messprinzip NDIR (nicht-dispersive Infrarotabsorptionsmessung) macht der Sensor außerdem wartungsfrei und langlebig.	Datenblatt CAN-Bus CO2-Sensor CS-11

Disclaimer: Dieser Artikel basiert auf Erkenntnissen von unterschiedlichen öffentlichen Stellen wie dem RKI und Branchenverbänden. Eine Haftung für daraus abgeleitete Empfehlungen wird nicht übernommen. 

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